磷酸鐵鋰電池熱失控原因

磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料，碳作為負極材料的鋰離子電池，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V。充電過程中，磷酸鐵鋰中的部分鋰離子脫出，經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負極，嵌入負極碳材料;同時從正極釋放出電子，自外電路到達負極，維持化學反應的平衡。放電過程中，鋰離子自負極脫出，經(jīng)電解質(zhì)到達正極，同時負極釋放電子，自外電路到達正極，為外界提供能量。

1、過充電觸發(fā)熱失控

過充電觸發(fā)的熱失控是指磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)本身對過充電的電路安全功能缺失，導致電池的BMS已經(jīng)失控卻還在充電導致的。針對這類過充電的原因，解決辦法首先是查找充電機的故障，這可以通過充電機的完全冗余來解決;其次是看電池管理合不合理，比如說沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。

2、過熱觸發(fā)熱失控

導致動力磷酸鐵鋰電池過熱的原因來自于電池的選型和熱設計的不合理，或者外短路導致電池的溫度升高、電纜的接頭松動等，應該從電池設計和電池管理兩個方面來解決。從電池材料設計角度，可以開發(fā)來防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應;從電池管理角度，可以預測不同的溫度范圍，來定義不同的安全等級，從而進行分級報警。

3、機械觸發(fā)熱失控

碰撞是典型的機械觸發(fā)熱失控的一種方式。如果在實驗室進行碰撞的一個仿真，最接近的是針刺。通過對三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池進行針刺試驗，研究熱失控過程，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在這個熱失控過程中沒有三元鋰電池放熱表現(xiàn)的那么劇烈。實驗表明，不同的材料在針刺的時候會有不同的反應，磷酸鐵鋰相對安全。解決碰撞觸發(fā)熱失控的辦法就是做好電池的安全保護設計。

4、內(nèi)短路觸發(fā)熱失控

電池制造雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內(nèi)短路。這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的，時間非常長，而且不知道它什么時候會出現(xiàn)熱失控。若進行試驗，無法重復驗證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復由雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過程，都在研究當中。